Transcript Chemia, fizyka i biologia na potrzeby społeczeństwa XXI wieku; nowe makrokierunki studiów I,II i III stopnia POKL.04.01.01-00-100/10 Projekt realizowany ze środków Unii Europejskiej w.

Chemia, fizyka i biologia na potrzeby społeczeństwa XXI wieku;
nowe makrokierunki studiów I,II i III stopnia
POKL.04.01.01-00-100/10
Projekt realizowany ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Ph.D Ibraeva M.A.
Table 1 - Variation-statistics total humus content (%) in paddy soils of ancient Akdala Bakanasskoy-delta
(ttаbl.=2,8; n=5; Р=0,95)
Sections and their location
Akdalinskaya ancient delta
(the plow)
Акдлинская древняя
дельта (на пашне)
Bakanasskaya ancient delta
(the plow)
Баканасская древняя
дельта (на пашне)
Akdalinskaya ancient delta
(for virgin)
Акдлинская древняя
дельта (на целине)
Bakanasskaya ancient delta
(for virgin)
Баканасская древняя
дельта (на целине)
Kyzylorda array (the plow)
Кызылординский массив
(на пашне)
Kyzylorda masses (the
virgin)
Кызылординский массив
(на целине)
Depth, cm
M m
σ
V,%
tfak
P,%
fluctuation
limit
0-20
20-32
32-49
49-85
85-180
0-20
20-53
53-120
120-138
0-3
3-12
12-50
50-92
0-10
10-30
30-44
44-60
0-20
20-40
40-60
60-70
0-5
5-20
20-40
40-80
0,90,05
0,70,06
0,60,06
0,40,05
0,30,06
0,90,04
0,70,03
0,50,02
0,40,01
1,00,04
0,90,02
0,40,03
0,30,03
1,10,02
0,60,02
0,40,01
0,30,01
1,40,28
1,10,05
0,50,09
0,30,09
2,60,65
1,90,64
0,30,05
0,30,02
0,11
0,13
0,14
0,12
0,14
0,09
0,07
0,04
0,03
0,09
0,05
0,07
0,07
0,05
0,04
0,02
0,02
0,49
0,09
0,15
0,16
1,13
1,11
0,09
0,03
12,20
18,60
23,30
30,00
46,60
10,0
10,0
8,0
7,5
9,0
5,5
17,5
23,3
4,5
6,7
5,0
6,7
35,0
8,2
30,0
53,3
43,5
58,4
30,0
10,0
18,0
11,7
10,0
8,0
5,0
22,5
23,3
25,0
40,0
25,0
45,0
13,3
10,0
55,0
30,0
40,0
30,0
5,0
22,0
5,5
3,3
4,0
3,0
6,0
15,0
5,6
8,6
10,0
12,5
20,0
4,4
4,3
4,0
2,5
4,0
2,2
7,5
10,0
1,8
3,3
2,5
3,3
20,0
4,5
18,0
30,0
25,0
33,7
16,7
6,7
0,731,04
0,520,86
0,520,86
0,280,58
0,160,48
0,791,05
0,660,85
0,450,55
0,370,45
0,81,0
0,80,9
0,30,5
0,20,4
1,01,15
0,520,60
0,400,45
0,250,30
0,851,77
0,981,15
0,440,70
0,160,45
1,253,20
0,572,50
0,050,35
0,020,30
virgin soil
Р -4 7 А пашня в е с на
Р -4 7 А пашня ос е нь
Р -5 1 А це лина
1
0 ,0 0
2
Гл убина, см
Гл убина, см
0
arable autumn
0 -2 2
1 ,0 0
2 ,0 0
0 ,0 0
Гл убина, см
Depth, cm
arable land spring
0 -2 0
1 ,0 0
2 ,0 0
0 -2 0
2 0 -4 7
2 0 -4 7
4 7 -8 0
4 7 -8 0
8 0 -1 1 2
8 0 -1 1 2
112-
112-
122
122
122-
122-
180
180
2 2 -4 1
4 1 -6 4
6 4 -9 4
9 4 -1 2 0
Р -4 8 А це лина
3 8 -8 6
Р -4 6 А пашня в е с на
2
0
0 -2 0
1
Р -4 6 А пашня ос е нь
0
2
Гл убина, см
0 -3 8
1
Гл уь ина, см
Гл убина, см
0
0 -2 0
2 0 -4 0
2 0 -4 0
4 0 -6 0
4 0 -6 0
6 0 -7 3
6 0 -7 3
8 6 -1 2 1
737 3 -1 1 3
113
Figure 1 - The distribution of humus in the soil profile
могут привести к ощутимой потере почвенного гумуса. Известно, что в
условиях глубокого анаэробиозиса, который создается в результате
длительного затопления, в почвах наблюдается острый недостаток
кислорода и анаэробными микроорганизмами при недостатке
органического вещества подвергается восстановлению кроме прочих
легковосстанавливаемых веществ и почвенный гумус.
1
2
Характер распределения общего гумуса в
целинных
почвах
имеет
равномерноаккумулятивный тип, а их освоенные под рис
аналоги, независимо от длительности срока их
освоения под рис имеют своеобразный
динамичный тип распределение гумуса по
профилю. После одного сезона возделывания
риса гумус в данных почвах распределен по
аккумулятивно-элювиально-иллювиальному
типу, т.е. на различной глубине образуются
горизонты вторичного накопления гумуса (Р47А весна). При дальнейшем использовании
данных почв под посевы риса наблюдается
полное исчезновение или же смещение
горизонта
вторичного
накопления
в
нижележащие горизонты. Например, при
анализе образцов почв разреза 47А осеннего
срока наблюдения данный горизонт в профиле
почв уже отсутствовал (Р-47 осень). А в
профиле почв разреза 46А горизонт вторичного
накопления гумуса в течение сезона сместилась
на следующий генетический горизонт.
Причем гумусовый профиль, несмотря на их общее
низкое содержание, довольно растянут. На глубине 0,51,0 метра их содержание соизмеримо с содержанием в
пахотных
горизонтах.
По-видимому,
этому
способствуют развитые в периодически затапливаемых
рисовых
почвах
мобилизационно-миграционные
процессы, о которых была сказано выше. Острый
недостаток кислорода в почве, наблюдающийся в
условиях длительного их затопления, повышенная
щелочная реакция почвенного раствора характерная для
рисовых почв и постоянный нисходящий поток
фильтрационных вод, и ряд других процессов
способствуют
формированию
своеобразного
растянутого гумусового профиля данных почв. Данные
процессы
при
неблагополучных
почвенномелиоративных условиях, особенно при недостатке в
почве свежих органических веществ,
Table 2 - Variation - statistics in the humus loss horizon Apah%. takyr soil as a result of their prolonged flooding
(ttabl. = 2.8 for n = 5 and P = 0.95)
The balance of land and
their location
M m
σ
V,%
tfak
P,%
fluctuation
limit
(margins of
fluctuations)
Balance station number 1
Bakanasskaya ancient
delta (древняя дельта)
19,34,37
9,78
50,6
4,4
22,6
4,528,2
Balance station number 2
Akdalinskaya ancient
delta
24,73,07
6,86
27,2
8,0
12,4
18,034,0
Подтверждением этому служат данные о потере гумуса почвами, вовлеченными под возделывание риса, по сравнению с их
целинными аналогами (таблица 2). В такыровидных почвах освоенных под рисосеяние в 1976 и 1984 г.г. к настоящему времени по
сравнению с их целинными аналогами произошли статистически достоверные (tфак. tтабл.) потери гумуса, соответственно, на
19,34,37 и 24,73,07 процента. На наш взгляд, причиной тому послужили ухудшение почвенно-мелиоративных и экологических
условий Акдалинского массива в целом.
Таким образом, можно заключить, что гумусовый профиль рисовых почв довольно сильно растянут, на глубине 0,5-1 метр
обнаруживается заметное количество гумуса сопоставимое с их содержанием в пахотных горизонтах. В результате длительного
затопления почв произошли ощутимые потери гумуса. Этому способствуют мобилизационные и миграционные процессы,
довольно интенсивно протекающие в условиях орошения способом постоянного затопления. В качестве основных
мобилизационных процессов можно указать на господство восстановительных условии и повышенную щелочность среды, а в
качестве миграционных – на постоянный нисходящий ток оросительной воды способствующий выносу продуктов
мобилизационного процесса вглубь профиля почв и в дренажные воды.
virgin
spring
0 ,0 0 5
0 ,0 1
Р -2 в е с н а
0
0 ,0 1 5
Глубина, см
Глубина, см
0
0 -8
0 -2 7
0 ,0 0 5
Р -2 о с е н ь
0
0 ,0 1
Глубина, см
Р -6 1 А ц е ли н а
Depth, cm
fall
0 -2 7
2 7 -4 8
2 7 -4 8
4 8 -6 9
4 8 -6 9
8 -3 8
3 8 -8 7
696 9 -1 1 4
8 7 -1 1 0
114
114-
114-
155
155
Р-2 в е сн а
Глубина, см
0
0 ,0 0 2
0 ,0 0 4
0 -2 7
2 7 -4 8
4 8 -6 9
6 9 -1 1 4
114155
Figure 2 - The nature of the distribution of
water-soluble forms of humus
0 ,0 0 2
0 ,0 0 4
В системе гумусовых веществ его воднорастворимая часть является наиболее динамичной. Она,
активно взаимодействуя с минеральной частью
почв, образует органоминеральные соединения
и существенным образом влияет на процессы
образования почв. Причем в зависимости от условий среды данные соединения могут аккумулироваться на месте образования или же
мигрировать по почвенному профилю.
Как гуматы, так и фульваты щелочных металлов хорошо растворимы в воде и при наличии
нисходящего тока воды легко могут передвигаться в глубь почвенного профиля. Поэтому
в условиях рисосеяния, где щелочные почвы
в течение длительного времени находятся в затопленных условиях, можно ожидать повышения мобильности органических веществ и ухудшения гумусного состояния данных почв.
Данное положение подтверждается характером
профиля
и
сезонной
динамикой
воднорастворимых форм гумуса рисовых почв.
Данная форма гумуса, как и общий гумус,
мигрирует в нижележащие горизонты в
значительных количествах. Между глубиной и
содержанием воднорастворимой формы гумуса
наблюдается довольно тесная корреляция, r=0,55.
Воднорастворимые формы гумуса по профилю целинных почв имеют, так же и как общий гумус равномерно-аккумулятивный
тип распределения по профилю почв (Р-61А). А в условиях длительного нахождения почв под водой тип распределения меняется
на аккумулятивно-эллвиально-иллювиальный, т.е. в этих условиях происходит их вертикальная миграция и тип распределения
приобретает динамичный характер. Например, если весной тип распределения по профилю почв разреза 2 соответствовал
равномерно-аккумулятивному, то осенью того же года и весной следующего года стало аккумулятивно-эллювиальноиллювиальной. Причем со временем наблюдается смещение второго пика в нижние горизонты, т.е. наблюдается динамичность
характера распределения воднорастворимой формы гумуса в зависимости от места риса в севообороте (рис по пласту люцерны,
рис по обороту пласта люцерны или же рис по рису) и времен года.
0,012
%
0,01
0,008
0,006
0,004
0,002
0
Spring 2001
Весна 2001
р-46А
Fall 2001
Осень 2001
р-47А
Spring 2002
Р-8
Весна 2002
Сроки наблюдения
period of observation
Figure 3 - Dynamics of water-soluble forms of humus
Данное положение подтверждается также и результатами исследования динамики воднорастворимой формы гумуса, где
установлено, что за время нахождения почв под водой в течение вегетации риса и в осенне-зимний период идет их постепенное
уменьшение. При этом, чем давнее срок освоения почв под рис, тем интенсивнее идет процесс образования мобильной формы
гумуса, и данная разница сохраняется практически во всех сроках наблюдения. Данную закономерность мы связываем с
изменением со временем состава гумуса в сторону преобладания фульватной легкорастворимой формы.
Table 3 - Variation-statistics solubility of humus in periodically flooded paddy soils
(ttabl. 2,4= 2,3 with n = 6  7 and P = 0.95);
Depth, cm
n
M m
σ
V,%
tfак
P,%
fluctuation
limit
0-20
7
0,50,08
0,21
42,0
6,3
16,0
0,080,7
20-35
7
0,70,08
0,20
28,6
8,8
11,4
0,401,0
35-60
8
0,90,19
0,55
61,1
4,7
21,1
0,201,9
60-100
6
0,90,27
0,67
74,4
3,3
30,0
0,302,2
100-150
6
1,30,05
0,07
5,4
26,0
3,8
1,251,35
Результаты статистической обработки имеющихся данных по растворимости гумуса показывают, что с увеличением
глубины наблюдается достоверное (tфак. tтабл.) и закономерное увеличение растворимости гумуса.
solubility
Глубина, см
Depth, cm
Р а ст во рим о ст ь
0
1
0
2
0- 24
0- 20
24- 66
20- 32
66- 96
32- 49
96- 117
49- 85
117-
85-
157
180
Р -6 2 А
1
2
Р -2
Figure 4 - Distribution curves of solubility of humus in the soil profile
Кроме того, данная закономерность согласуется также типами кривой распределения растворимости гумуса по профилю почв,
которая характеризуется как эллювиально-иллювиальный
0,012
0,01
0,008
0,006
0,004
0,002
0
-0,002
Spring
Autumn
весна
осень
-0,004
Акдалинская дельта, Р-46А
Баканасская дельта, Р47А
Akdalinskaya delta
Bakanasskaya delta
потери гумуса
loss of humus
Кзылординский массив, Р-3
array Kyzylorda
Figure 5 - The value of the loss of water-soluble forms of humus for the season
Вследствие специфического состава гумуса (фульвокислотный) рисовых почв и их высокой растворимости наблюдается
заметная потеря самой подвижной воднорастворимой формы гумуса. В условиях постоянного нисходящего тока поливной воды за
один сезон величина потери гумуса достигает 12-36 процентов
Известно, что люцерна обогащает почву органическим веществом и азотом. При хорошем стоянии трав ко второму году их жизни
запас корней составляет 12-20 т/га, а прибавка перегноя в пахотном слое – 0,4-0,5 %. Полученные результаты подтверждают большую
роль люцерны в накоплении органических веществ. В условиях затопления мобилизация белково-органических веществ происходит
быстро. Учитывая это, нами заложен эксперимент по определению коэффициента гумификации зелёной массы и корней люцерны и риса
в 5-ти повторностях в лизиметрических сосудах ёмкостью 7 литров, соединённых с приёмником для отбора фильтратов. Почву для
лизиметров отбирали до глубины 20 см (пахотный слой) непосредственно перед их заполнением, освободили от органических остатков
и тщательно перемешали. В лизиметры поместили 6,2 кг почвы, вперемешку с почвой послойно поместили свежесобранную зелёную
массу и корневые остатки люцерны и корневые и пожнивные остатки риса из расчёта почва:органические остатки 20:1. В качестве
контроля для лизиметров с зелёной массой и корнями люцерны, а также пожнивных и корневых остатковриса заложены лизиметры с
почвой без органических остатков. В конце сезона из лизиметров отобраны образцы почв и отмытые растительные остатки, из которых
определено содержание общего углерода. Полученный коэффициент гумификации (КГ) в дальнейшем можно использовать для
вычисления количества новообразованного гумуса по следующей формуле: КГ х Накопленное количество пожнивных и корневых
остатков = Новообразованный гумус.
Мы также по данным, полученным в эксперименте по определению коэффициента гумификации пожнивных и корневых
остатков люцерны и риса рассчитали гумусовый баланс, являющийся одним из наиболее оправдавших себя методов для контроля
за динамикой органического вещества в почве. Баланс гумуса почв из под рисовища отрицательный, за счёт вымывания
легкорастворимых органических веществ, о чём подробно изложено выше. Баланс гумуса почв из под риса по пласту люцерны и
люцерны 1-го года жизни положительный, хотя и характеризуется небольшими величинами.
Баланс гумуса почв под люцерной 2-го года жизни положительный и измеряется довольно высокой величиной (+20,72 ц/г), что
является ещё одним подтверждением необходимости соблюдения рисово-люцернового севооборота, дающего возможность не
допущения снижения гумуса в рисовых почвах ниже критического уровня, за которым начинают усиливаться отрицательные
явления, вызванные этим снижением. Фокиным А.Д. [7] с помощью изотопных индикаторов было показано, что коэффициенты
использования элементов минерального питания, входящих в состав растительных остатков обычно в 3-4 раза выше, чем из
минеральных удобрений или из запасов подвижных элементов в почвах.
Траншеи для закладки вегетационных опытов и водоприёмник для орошения
подготовка раствора биомелиорантов, смешивание их с почвой, набивка сосудов и установка в
траншеи